"Kriptografi kuantum" - kursus 2800 gosok. dari MSU, pelatihan 15 minggu. (4 bulan), Tanggal: 2 Desember 2023.
Miscellanea / / December 05, 2023
Kursus ini akan mencakup protokol dasar untuk distribusi kunci edge; prinsip dasar dasar operasi dan desain sistem modern untuk distribusi kuantum kunci kriptografi, konseptual dan matematis sebuah perangkat yang digunakan untuk membuktikan kekuatan sistem kriptografi kuantum, baik dalam versi serat optik maupun bekerja melalui terbuka ruang angkasa; berbagai jenis serangan terhadap sistem tersebut, serta metode untuk melawannya. Kami akan melihat perbedaan mendasar dan kemungkinan baru dibandingkan dengan metode distribusi kunci klasik. Peserta kursus akan belajar menganalisis kekuatan kriptografi sistem tersebut dalam kaitannya dengan berbagai sistem menyerang mereka dan menerapkan pengetahuan yang diperoleh ketika memecahkan dan merumuskan masalah khas di bidang kuantum kriptografi
Profesor, peneliti terkemuka di Pusat Teknologi Kuantum, Fakultas Fisika, Universitas Negeri Moskow dinamai M.V. Lomonosov
Posisi: Profesor, Departemen Superkomputer dan Ilmu Informasi Kuantum, Fakultas Matematika Komputasi dan Sibernetika, Universitas Negeri Lomonosov Moskow
Kuliah 1. Sebuah perjalanan singkat ke dalam sejarah kriptografi. Apa itu kriptografi kuantum dan masalah apa yang dipecahkannya? Kunci sekali pakai. Kriteria kerahasiaan mutlak Shannon. Kemajuan terkini dalam kriptografi kuantum.
Kuliah 2. Dasar-dasar peralatan matematika ilmu informasi kuantum: deskripsi keadaan kuantum sistem kuantum individu dan komposit, keadaan murni, campuran, kuantum keterjeratan, pengukuran ortogonal dan umum, pemurnian keadaan kuantum, teorema tanpa salinan, transformasi sistem kuantum, sepenuhnya positif menampilkan.
Kuliah 3. Ukuran kedekatan keadaan kuantum yang digunakan dalam protokol kriptografi kuantum.
Kuliah 4. Protokol dasar komunikasi kuantum dan deskripsinya: teleportasi kuantum, pengkodean ultra-padat, distribusi kunci kuantum. Protokol distribusi kunci kuantum utama: BB84, B92, E91, SARG04, pengkodean fase-waktu, pengkodean fase diferensial, distribusi kunci kuantum relativistik melalui ruang terbuka dengan dan tanpa sinkronisasi jam pada titik penerima dan transmisi samping.
Kuliah 5. Kelanjutan. Protokol dasar untuk distribusi kunci kuantum dan implementasinya.
Kuliah 6. Konsep dasar teori informasi klasik. Entropi Shannon dan Renyi serta sifat-sifatnya. Bersyarat, informasi timbal balik, urutan tipikal, teorema pengkodean sumber, teorema pengkodean maju dan terbalik untuk saluran berisik, kapasitas
Kuliah 7. Lanjutan – konsep dasar teori informasi klasik. Contoh.
Kuliah 8. Entropi Von Neumann, sifat dasar dan penggunaan dalam teori informasi kuantum. Konsep saluran komunikasi kuantum. Kapasitas klasik saluran komunikasi kuantum. Pengukuran individu dan kolektif dalam kriptografi kuantum.
Kuliah 9. Lanjutan -- Holevo Fundamental menuju batasan informasi klasik yang dapat dijangkau. Banyaknya serangan penyadap, hubungan serangan dengan kapasitas saluran kuantum.
Kuliah 10. Sifat dasar entropi Renyi kuantum (entropi min dan maks). Entropi min dan maks yang dihaluskan, aturan rantai, perubahan entropi min dan maks di bawah aksi superoperator, sifat entropi min dan maks untuk sistem kuantum komposit.
Kuliah 11. Hubungan entropi ketidakpastian dalam kriptografi kuantum, hubungannya dengan entropi min dan max Renyi.
Kuliah 12. Kriteria kerahasiaan kunci dalam kriptografi kuantum berdasarkan jarak jejak. Fungsi hash universal jenis kedua, digunakan dalam prosedur peningkatan keamanan. Sisa hash Lemma.
Kuliah 13. Bukti kerahasiaan distribusi kunci kuantum pada contoh protokol BB84, berdasarkan hubungan ketidakpastian entropi (kasus sumber informasi foton tunggal negara bagian).
Kuliah 14. Analisis kekuatan kriptografi implementasi sistem kriptografi kuantum dengan sumber keadaan kuantum yang tidak ideal, detektor, dan saluran komunikasi kuantum dengan kerugian. Serangan dengan pembelahan berdasarkan jumlah foton, serangan dengan pengukuran dengan hasil tertentu, serangan transparan dengan beam splitter.
Kuliah 15. Lanjutan – modifikasi protokol kriptografi kuantum dengan mempertimbangkan serangan yang terkait dengan fotonitas tunggal yang tidak ketat dari status sumber informasi. Contohnya adalah metode dengan status jebakan (Decoy State method).
Kuliah 16. Hubungan antara kriteria keamanan kuantum berdasarkan jarak jejak dan kriteria Shannon berdasarkan kompleksitas pencacahan kunci.
Kuliah 17. Tentang generator bilangan acak kuantum. Sumber keacakan kuantum, metode pasca-pemrosesan - ekstraksi keacakan. Contoh implementasi.